电气设备故障原因及预防措施

耿庆鲁，陈兴

(1.德州实华化工有限公司，山东 德州 253007；2.锦西天然气化工有限责任公司，辽宁 葫芦岛 125001)

【供电与整流】

电气设备故障原因及预防措施

耿庆鲁1，陈兴2

(1.德州实华化工有限公司，山东 德州 253007；2.锦西天然气化工有限责任公司，辽宁 葫芦岛 125001)

电气设备；故障；分析；检修

对电气设备常见故障进行分析研究十分必要。电气设备在使用过程中发生故障时，若不对故障进行及时的检修和维护，将会导致设备工作效率低，严重时甚至会造成生产事故。提出采取安装适当参数的电气设备等措施，最大限度地避免事故发生，保证电气设备的正常运行。

电气设备在使用过程中会产生一些故障，若不及时对故障进行检修和维护，将会导致设备工作效率较低，严重时甚至会造成生产事故，因此，分析研究电气设备的常见故障十分必要。

1 设备运行环境条件引起的电气故障

在实际生产中，影响电气设备运行的环境条件有温度、湿度、粉尘、酸、碱、二氧化硫、氯气，以及空气污染状况等。

1.1 温度对电气设备的影响

电气设备在运行时具有一定的发热温度，如果周围环境温度过高，或空气换热不好，设备的热量散发不出去，将会使电气设备因为过热发生故障，甚至烧坏设备。在高温下运行的无功补偿电容器、熔断器会缩短寿命，也会引发故障。电气设备的运行温度过高或过低，都可能引发故障。

1.1.1 温度对导体材料的影响

温度升高，金属导体会软化，机械强度明显下降。温度升高会造成金属电子的热运动加剧，会造成电阻的升高，因此导体多具有正的电阻温度系数，温度升高，电阻增大。由于电阻变大，导体发热将加剧。

1.1.2 温度对电接触的影响

电接触情况不好可引起许多电气设备故障。温度过高，电接触的导体表面氧化加强，接触电阻增加较大，造成导体及其零部件温度升高，甚至可能使触头发生熔焊。由弹簧压紧的触头，在温度升高后，弹簧压力会降低，电接触的紧密性变差，会造成发热电气故障。

1.1.3 对绝缘材料的影响

温度过高，有机绝缘材料会老化有脆性，绝缘性能降低，甚至击穿，使用寿命也将缩短。比如，A级绝缘材料超过正常温度每增加8～10 ℃，材料的使用寿命约缩短50%。温度过高，对无机绝缘材料的性能也有明显影响。如电瓷的耐压强度80 ℃以下时约为250 kV/mm；到100 ℃时，其击穿强度约为100 kV/mm。

1.1.4 对电子元器件的影响[1]

高温对电子元器件的影响很大，可使半导体元件热击穿。因为温度升高，加快了电子活度，截止的半导体层可能导通；高温使电子元器件的性能变差，电子元件的反向导电电流增大，放大倍数将减小等。

1.2 湿度对电气设备的影响

湿度会降低电气设备的绝缘强度，设备表面发生霉变，也可引起设备的金属锈蚀。

1.2.1 湿度过高，电气设备的绝缘强度降低

湿度过高，空气的绝缘性能下降。空气中的水分使电气设备的绝缘电阻降低，设备的绝缘泄漏电流增大，绝缘击穿时即产生事故。特别是电缆等最易受潮而导致绝缘性能降低。受潮的设备通电时，轻则漏电，烧断保险丝；重则短路，烧毁部件，甚至危及设备和人身安全。

1.2.2 湿度与霉菌

潮湿的空气有助霉菌的生长。温度为25～30 ℃、相对湿度为75%～95%，是霉菌生长的良好条件。

霉菌中含有大量的水分，并且，霉菌代谢过程中分泌出的酸性物质与绝缘材料相互作用，使设备绝缘性能下降。

1.2.3 湿度与金属锈蚀

潮湿空气加快导电金属、导磁硅钢片，以及金属外壳锈蚀，会降低设备的性能和使用寿命，甚至造成电气故障。

1.3 粉尘影响

粉尘污染环境，损害人们的身体健康，也给电气设备带来很大危害。粉尘影响电气设备的绝缘水平、控制系统及其他电子元器件的可靠性，使设备使用寿命缩短，产品质量降低，工作条件及环境变差。

(1)造成电气设备短路。

由于粉尘具有尘粒荷电性、吸水性，粉尘在电气设备的周围极易凝集沉降，依附在电气设备表面，减少了电气距离，破坏了绝缘强度，在系统过电压过程中极易造成电气击穿短路事故。如户外高压瓷瓶积尘多，造成爬电对地短路；粉尘堆积在DZ型自动空气开关上部，使相间绝缘强度降低，造成进线母排相间短路事故；粉尘堆积在端子板上，造成电气误动、短路等，对其安全运行造成很大危害。

(2)造成电气开关接触不良。

当粉尘积集在触头之间、电磁铁芯之间都会造成电气开关接触不良故障，尤其是在继电器、接触器控制电路中影响最大。电气控制系统动作不稳定，或造成运行触头粘连等事故的发生。

(3)粉尘造成的通风不良。

电动机或变频器的冷却是由风道的排热、风扇强迫冷却和机壳散热完成的。如果风道粉尘堵塞或机壳上粉尘堆积，在电动机的温升比平常高出10 ℃以上时，就会造成电动机承载能力下降。

1.4 酸、碱、二氧化硫、氯气等空气污染状况

酸、碱、二氧化硫、氯气等空气污染环境因素的影响，加速了电接触材料的化学腐蚀、电化学腐蚀及其他变化，使电接触的电阻增大，引起发热故障。

酸、碱、二氧化硫、氯气等空气污染环境因素的影响，也会造成电气设备的绝缘降低，发生绝缘击穿事故。

2 设备运行条件引起的电气故障

当设备的运行参数与额定值差别较大，或设备本身的运行工况与出厂工况差别较大，易引起电气故障。其中由于电流过大引起的电动力、电接触不良、电网运行工况变化(三相电源不对称、三相负载不对称、中性点偏移等)对设备正常运行状况影响比较大。

2.1 电动力引起的电气故障

电动力的大小与电流高低成正比。在低电流时，电动力对电气装置的正常工作基本没有影响；在高电流时，或有短路时，所产生的电动力很大，可能使导体变形，使触头烧损。

2.2 电接触不良引起的电气故障

电接触导体表面剧烈氧化，接触电阻明显增大，造成导体及其附件温度升高，甚至可能使触头发生熔焊。由弹簧压紧的触头，在温度升高后，弹簧压力降低，容易造成电气故障。

2.2.1 电接触不良的原因

电接触料的改变。开关触头的材料，对其导电性、硬度等有着较严格的要求，在修理过程中或经过长时间的磨损，镀层有损伤或部分消失，使电接触性能变差，导致电接触表面不平整或引起接触面发生位移，并使电接触方向发生变化。电接触压力的降低、弹簧变形、传动机构不到位等，使电接触压力降低，造成电接触不良。在运行过程中，电接触表面上会覆盖上一层导电性很差的物质，形成了表面膜电阻，使接触电阻值增大，电接触表面性能不良。

2.2.2 电接触不良导致电路不通

电接触部分是电路中最薄弱的的地方，接触不良是导致电路不通的重要原因。如隔离开关触头松动、触头未接触、导线连接点未搭接好、导线与设备接线端子连接螺钉松动、锡焊点断开等，常常导致电路不通。

2.2.3 电接触不良导致电接触处严重发热

电接触不良导致的发热，是由于接触电阻引起的发热，以及接触不良发生电弧产生的热量。电接触发热会导致电接触不良的恶化，恶性循环，最终使电路不通。

2.2.4 电接触不良导致电弧的产生

电接触处氧化增加的一层绝缘薄膜，在一定电压下被击穿，产生电弧，从而引发更严重故障。

2.2.5 电接触电阻的增加故障

接触电阻虽然很小，但对于某些电路影响却很大。如电流互感器二次回路，正常运行状态是短路运行状态。如接触电阻过大，电流值将减少，造成电测仪表误差增大、引起继电器误动作等。

2.3 电气工况变化引发的电气故障

无论是在三相电源不对称、三相负载不对称以及中性点偏移的电气工况下，当变化数值较小时，对电气设备的影响比较小；当偏离值较大时，就可能引发电气故障。如部分电气设备电压过高，部分电气设备电压过低，就会造成电流过大导致烧毁等。

3 预防措施

(1)在周期性的检修时，对一些重要设备的主回路元件(如断路器、接触器、空气开关等)进行紧固，防止主回路元件接触不良而导致电气设备故障，降低电气故障率。

(2)加强无功补偿装置的维护检查，提高功率因数以减少设备容量和功率损耗，稳定运行电压，保障供电质量。

(3)对电动机类设备，应根据功率的大小进行合理化利用，以提高电动机的设备利用率。

(4)对温度过高的电动机设备，应加装冷却风机进行降温。

(5)加强岗位巡检，对现场设备定期巡检，认真作好有关记录，重点观察温度过高的设备。

(6)适当放宽配电箱内的安装尺寸，增加电气设备的安全距离，这样有利于电工的操作维护和更换设备，同时利于散热。

(7)严格把好低压电器选型和进货验收关，适当增大电器的额定电流值，保证设备的安全使用。

(8)漏电保护器是防止触电伤亡事故的主要技术设施，所以要认真选用漏电保护器。

(9)使用红外线测温仪对关键部位进行监控，发现问题及时处理。

(10)在夏季湿度加大的时候，高压室要开启电加热除湿功能，低压室要进行通风，防止湿度过大引起结露。

(11)对粉尘的防治，首先应该选用防护等级高的开关柜(建议选用IP54以上的等级)，使粉尘进入量微小到对设备无影响。

(12)为防止酸、碱、二氧化硫、氯气等空气污染对电气设备的影响，结合配电室对温度、湿度和粉尘的要求，各高压、低压配电室应安装带有过滤器的空调设备，在除湿降温时须开启空调，其他时间则通过过滤器进行换气，保证配电室电气设备的合格运行条件。

4 结语

电气设备在高温、高潮湿、高粉尘的环境中运行，电气设备的电气性能和可靠性都降低，极易引起电气故障，定期的散热除湿防尘能有效地保护电气设备，减小或免除电气设备的某些故障；也能延长电气设备的使用寿命，进而会对电气安全运行保驾护航。生产企业只有通过分析引发电气设备事故的各种原因，采取有针对性的措施，安装适当参数的电气设备等，才能最大限度地避免事故发生，保证电气设备的正常运行。

[1] 陈建行.温度对电子设备的干扰影响及抑制方法[J].电子科技，2014，50(08)：21-22.

[编辑：费红丽]

Reasons of electrical equipment malfunction and preventive measures

GENGQinglu1,CHENXing2

(1.Dezhou Shihua Chemical Industry Co., Ltd., Dezhou 253007, China; 2. Jinxi Natural Gas Chemical Co., Ltd., Huludao 125001, China)

electrical equipment; malfunction; analysis; maintenance

It is necessary to analyze and study the common faults of electrical equipment. In the process of operation of electrical equipment, if fault occurs and is not timely maintained and repaired, it will result in low efficiency of the equipment, and even causes serious accidents. Measures such as installing proper parameters of electrical equipment are put forward to avoid accidents and ensure normal operation of electrical equipment.

耿庆鲁(1967—)，男，高级电气工程师，1992年毕业于成都科技大学电力工程系电力系统及自动化专业，一直从事氯碱生产的发电、输电、配电及整流装置的设计、安装和改造工作，现任德州实华化工有限公司热电车间电气主任。

2017-04-25

TM46

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1008-133X(2017)06-0001-03